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Une puce IBM qui fonctionne comme le cerveau

Image 1 : Une puce IBM qui fonctionne comme le cerveauLa structure en vanadium et dioxyde de titaneIBM a présenté une puce qui utilise un électrolyte liquide contenant des ions positifs ou négatifs au lieu d’un courant électrique. Au lieu d’utiliser un semiconducteur classique, les chercheurs font appel à un phénomène connu sous le nom de transition métal-isolant. Par exemple, un oxyde de métal conducteur devient un isolant lorsque l’on va appliquer une température élevée ou soumettre le matériau à un stress important. IBM a néanmoins réussi à maîtriser le phénomène à l’aide d’un simple électrolyte pour créer une architecture qui ressemble à un cerveau humain.

Pas de silicium du tout

Selon le papier publié dans la revue Science, une couche relativement fine de dioxyde de vanadium est placée au-dessus d’une couche plus épaisse de dioxyde de titane. Le titane et le vanadium sont des métaux de transition et le dioxyde de vanadium est un isolant utilisé dans les batteries flexibles en graphène. Lorsqu’un électrolyte liquide contenant des ions positifs va traverser un conduit placé sur le dioxyde de vanadium, le métal isolant devient conducteur. Inversement, un électrolyte contenant des ions négatifs va lui permettre de reprendre un état isolant. IBM a ainsi reproduit le fonctionnement d’une cellule de mémoire non volatile ou d’un memristor.

Le communiqué n’est pas très clair, mais le papier publié indique que l’application de l’électrolyte positive va transférer les atomes d’oxygène du dioxyde de vanadium dans l’électrolyte. Le métal devient alors conducteur et il maintient cet état même en l’absence d’électrolyte. Inversement, l’électrolyte négatif va envoyer des atomes d’oxygène dans le vanadium qui va redevenir un isolant.

Un premier pas important

C’est un papier extrêmement important qui pourrait transformer le futur de l’informatique. Il apporte tout d’abord de nouvelles informations fondamentales sur le phénomène de transition métal-isolant. De plus, la puce ne consomme pas d’électricité et ne demande pas de silicium. Elle a aussi un fonctionnement proche de celui du cerveau, ce qui signifie qu’il serait possible de placer une quantité presque illimitée de structures côte à côte pour des calculs en parallèle et une puissance encore inégalée. Il y a évidemment de nombreux défis. Pour stabiliser la structure, IBM a dû utiliser des températures de moins de 5 Kelvin (–268.15 °C). Le vanadium est aussi rare, cher et donc pas compatible avec une utilisation en masse. Il faudra encore de nombreuses avancées majeures pour espérer voir quelque chose comme cela débarquer dans 15 ans à 20 ans. C’est néanmoins un premier pas très impressionnant.

Image 2 : Une puce IBM qui fonctionne comme le cerveauLe phénomène de transition métal-isolant